JP2013234564A - 電気駆動装置を有する振動圧縮ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】
振動圧縮ローラのための効率の良い駆動システムを得ることを目的とする。
【解決手段】
移動のとき地面を圧縮するための励振アセンブリを含む１つ以上のドラムアセンブリによって支持されたシャーシを有する振動ローラ。この振動ローラは、一連のハイブリッド駆動システムによって駆動される多くの駆動及び励振モータを介して操作される。この一連のハイブリッド駆動システムは、エンジンとジェネレータを含み、名目上の操作条件のもので、上記システムにパワーを加えるように構成される。上記一連のハイブリッド駆動システムは、ピークパワーが要求される間モータに付加的パワーを供給するバッテリバンクやコンデンサバンのようなパワー貯蔵システムを更に含む。
【選択図】図１

Description

本発明は振動圧縮機、例えば、パイプラインを敷設した後に埋め戻し溝を圧縮するため、またはアスファルトや広い区域を圧縮するために用いる振動圧縮機、特に、電気駆動装置を含む振動圧縮機に関するものである。

地面圧縮及び地面ならしのため振動圧縮機が用いられている。多くの振動圧縮機は、圧縮すべき面上に置かれ、面を圧縮し、ならすよう励振される板またはローラを有する。本発明が適用される共通する振動圧縮機は振動トレンチローラである。

代表的な振動トレンチローラは１つまたは１つ以上の回転ドラムアセンブリによって圧縮されるべき面で支持したシャーシを有する。トレンチローラが連結式のものであれば通常２個のドラムアセンブリが用いられ、その夫々はシャーシの対応するサブフレームによって支持される。２つのサブフレームは枢支部によって互いに枢支結合される。各ドラムアセンブリは、固定軸ハウジングと、この軸ハウジングに設けたドラムとを有し、このドラムは専用の流体モータによって駆動される。流体モータには、サブフレームに設けた内燃機関によって駆動されるポンプからの圧力流体が供給される。更に、各ドラムは、関連するサブフレーム内に位置され、ポンプに結合された流体モータによって駆動される専用の励振アセンブリによって振動される。励振アセンブリは、サブフレーム内に位置された回転軸に取り付けた１つまたは１つ以上の偏心重を有する。この偏心重の回転により振動がサブフレームと、回転ドラムアセンブリの残りの部分に加えられる。装置全体の幅は、圧縮すべき床の溝に適合する狭さとする。通常、振動圧縮機の幅は３フィート（１メータ）以下である。基本形の振動トレンチローラは例えば米国特許第４，７３２，５０７号や第５，０８２，３９６号及び第７，０５９，８０２号に示されている。

従来既知の振動トレンチローラの流体システムは、前進、後進、操縦及び励振機能を制御する構成を有する。液体パワーが、エンジンに接続された流体ポンプによって作られる。圧縮装置の操作を制御するためポンプからの圧力流体が流体路を介して流体モータとシリンダーに加えられる。低速流体モータにより減速ギヤを介してドラムを駆動し、偏心軸を高速で駆動する流体モータによって励振力を発生する。システム操作を維持し、流体モータの部品の摩耗を減少するためリザーバに油等の流体を戻す前に熱交換器とフィルタを介して流体を流す。

代表的な流体システムは好ましく操作でき、その機能を達成できるが、幾つかの欠点と不利益を有する。第１に、いかなる流体システムにおいても、結合部において流体漏れを生ずる。この問題を大きくするものはトレンチローラに加えられる励振量である。長時間に亘る振動により流体配管が緩み、ホース等が摩耗する。流体が漏れる例では、ローラは操作が不可能となり、及びまたは、流体漏れにより周りの土地が汚染される。

更に、他の型のパワー伝送に比べ流体力が不十分である。流体システムの発熱量は大きく、この熱が流体を介してシステム内の他の部材に加えられる。装置の部材のダメージを阻止し、装置の構造を複雑にすることなく、コストを上げることなくシステム全体の効率を下げないため、発熱しないようにする必要がある。

更に、システムを介して流体の流れを制御するために必要な流体弁は極めて高価である。振動トレンチローラに望まれる機能を達成するためには多くの異なる弁が必要であり、かかる装置の製造コストは増大する。更に、単純な流体制御はオンオフ手段によってなされる。従って、装置の部材に対する流体の流れは極めて急速に開始され、且つ停止される。このような流れの急速な変化によって作られる圧力を制限するためシステム内にレリーフ弁を介挿する。従来より既知のようにこの弁は極めて高価である。レリーフ弁の付加は流体装置のコストを増加せしめる。更に、かかるレリーフ弁のような多くの部材の追加は、故障する部材の数を増加せしめ、メンテナンスまたは部材の交換が多く必要となる。流体機能は、比例弁を用いることにより制御された方法で向上できる。然しながら、かかる弁はより高価であり、これを制御するにはより複雑な制御システムが必要とされ、振動トレンチローラ及び類似の装置のために廉価で効果的なものが望まれている。

上述のように単純な流体操作はオンオフ操作であり、高圧スパイクを形成する。高圧状態は短時間（２秒以下）で終るが、パワー流体システム駆動のためのエンジンは、圧縮装置が斜面を登る間に必要な最大パワーを作る大きさのものとする必要がある。振動トレンチローラのような装置をまれにこれらの状態で操作する場合には、エンジンは最大効率以下で大部分の時間操作される。即ち、エンジンは、比較的多くない回数であるが望まれるパワーで鋭いスパイクを発生できるような十分な大きさとする必要がある。エンジンを大きくすればコストは増大し、燃料も多く必要とされる。

流体ホースもシステムが要求する流量に応じた大きさとする必要がある。これらホースの直径は１インチ以上である。これらのホースの外皮は一般に耐摩耗性とするが、曲げにくくなり取り扱いが困難となる。更に、複数のホースを比較的狭いスペース内に通すのが困難となる。

上記の欠点や不利益を有するため多くのシステムは故障しがちであり、継手の緩みによる流体の漏れ、Ｏ―リングや励振モータ軸のシールの破損、ハウジングの亀裂、ホースの摩耗、流体配管のリーク、及びまたはカートリッジ弁の故障等の不都合を生ずる。更に、このようなシステムの故障は、サブフレームの内側の部品にも生じ、その修理に時間を浪費し、コストが必要となる。コンパクトなローラでは、このような部品はローラの他の部品によって遮ぎられ、または邪魔される厳しい位置に置かれている。従って、漏れ位置の確認と修理は極めて困難となる。

同様の流体モータを用いる他の型の振動圧縮機は上記と同様の欠点及び不利益を有する。更に、土壌を圧縮し、またはアスファルトをならすために用いる乗用ローラのような他の型の振動圧縮機は更なる欠点を有する。

例えば、乗用ローラの流体システムは多くの不都合を有し、ピーク圧でローラのシステム総べてを操作するためには十分に大きいエンジンを用いる必要がある。例えば、乗用ローラの励振システムは、励振モータに対する流体の流れを極めて急速に開始し、停止するオンオフ流体弁で通常制御される。振動装置を急速に停止状態から操作速度に加速するには大きいトルクを必要とする。励振装置が操作速度になったときは必要なトルクは大きく減少する。エンジンに取り付けたポンプからの高圧流体を流体モータに流したときトルクが発生する。高圧及び高速を得るにはエンジンからのパワーをより多く必要とする。

更に、乗用ローラは使用の間駆動システムに通常最大トルクを必要としない。高トルクは、乗用ローラを急な斜面で操作するとき、トレーラに積み込むとき、または離脱せしめるとき、または軟らかい土壌内で操作するときにのみ必要とされる。この望まれる高トルクは特別な適用の場合のデューティサイクルのトルクの１〜５０％である。従って、エンジンの大きさはこれら望まれるピーク圧と流量に合致せしめる必要がある。然しながら、振動トレンチローラまたは他の振動圧縮機では、高負荷操作条件での操作時間は通常の１％程度である。予備のエンジンパワーを必要とするのは稀である。振動圧縮機の全操作時間の数分の１の時間における負荷に対応する大きさとしたエンジンを用いることによって、乗用ローラのサイズ、重量及びコストは大きく増加する。

更に、最近の乗用ローラに用いる駆動システムは代表的には流体システムであるが、これら駆動システムは振動トレンチローラで用いるものとは異なる。乗用ローラでは、ポンプの流体の流速を比例制御できる静水力学 (hydrostatic) ポンプを用いる。

これらポンプは可変速であり、単純な水圧弁のオンオフ制御を不要とする。然しながら、静水力学ポンプは効率が悪く、“閉ループ”システムで操作され、部品の損傷を避けるよう熱を除去するための付加的手段が必要となる。

乗用ローラのための多くの静水力学駆動システムは、前部ドラムと後部ドラムのための２つの平行ループを有する。これらシステム内の流体は少ない抵抗の流路を流れ、１つのドラムがけん引力を失えば総べての流体がこのドラムに流れるようになる。この状態のためにいわゆる“けん引力制御”を行なうため流量分配器が用いられる。この流量分配器は付加的な熱を作り、ローラが複雑となりコスト高となる。静水力学ポンプはエンジンに直接接続され、乗用ローラが移動しないときでも定常的に駆動され、エンジンに寄生負荷が加わる。このような静水力学駆動システムは比較的高価である。

更に、乗用ローラは代表的には圧縮すべき土壌やアスファルトの面上で後進及び前進される循環方式で用いられる。この循環的操作のためには乗用ローラの方向転換の際、加速、減速するエネルギーが必要とされる。また、循環的操作では乗用ローラを駆動するためレベル可変のパワーが必要となる。即ち、傾斜している被圧縮材料に対しては下降時より上昇時により多くのパワーが必要となる。

上記の欠点を除いた、振動トレンチローラのための駆動システムが必要とされている。

本発明は上記の欠点を除くようにしたものである。

本発明の第１の目的は、上記の必要性の少なくとも１つを達成するための、前部及び後部ドラムアセンブリ上に支持される振動ローラを得るにある。上記ドラムアセンブリは対応する励振アセンブリを有し、上記振動ローラと励振アセンブリは多くの対応する励振モータと駆動モータによって駆動される。上記励振モータと駆動モータは一連のハイブリッド駆動システムによって駆動される。上記振動ローラは、振動トレンチローラ、乗用ローラまたは上記の一般的な型の他のローラである。上記ローラは互いに枢支結合された前部及び後部サブフレームを有する連結ローラである。

上記一連のハイブリッド駆動システムは、振動ローラの部品を駆動するため互いに協力するエンジンとジェネレータを有する。上記エンジンは２ストロークまたは４ストロークエンジンであり、例えば火花点火または圧縮点火によるものである。上記エンジンは電力を発生するためジェネレータを駆動し、１）励振モータ及びまたは駆動モータのような電気的に駆動されるもの、及びまたは２）パワー貯蔵システムに電力を送る。上記パワー貯蔵システムは、ローラの部品にこれを電気的に駆動するためパワーを選択的に供給する。好ましい実施例における上記パワー貯蔵システムは、要求されるパワーがジェネレータから得られる出力パワー以上のとき、ジェネレータによって供給されるパワーを補足する備蓄パワーシステムである。上記パワー貯蔵システムは例えば１つ以上のバッテリバンク及びまたは１つ以上のコンデンサバンクである。

制御器を、エンジンとジェネレータの組み合わせとパワー貯蔵システムに連通せしめる。上記パワー貯蔵システムが備蓄パワーシステムであれば、制御器は圧縮ローラが要求するパワーをモニタし、このパワーをジェネレータから出力可能なパワーと比較する。上記要求されるパワーがジェネレータから得られる出力パワーより多ければ、制御器は、ジェネレータによって供給されるパワーの補助としてパワー貯蔵システムからパワーを引き出す。または、要求されるパワーがジェネレータから得られる出力パワー以下の場合には、制御器はエンジンとジェネレータからパワーを引き出し余分のパワーによってパワー貯蔵システムを充電せしめる。

振動圧縮ローラのための一連のハイブリッドパワーシステムの操作制御方法を以下説明する。

上記振動圧縮ローラは、持続制御アセンブリを含むハンドガイドトレンチローラまたは操縦者プラットホームを有する乗用ローラである。

本発明の他の目的及び特徴は以下図面の説明と共に明らかならしめる。然しながら本発明は、好ましい実施例に限定されることなく本発明の精神の範囲内で種々増減変更できることは勿論である。

本発明の実施例を示す駆動システムを有するハンドガイド式振動ローラの側面図である。 図１に示す振動ローラの駆動システムの説明図である。 本発明の一実施例を示す駆動システムを有する乗用振動ローラの側面図である。 本発明の駆動システムの操作方法を示すフローチャートである。

以下図面によって本発明の好ましい実施例を説明する。同一部分には同一の符号を付す。

図１において、１０は本発明の好ましい実施例における振動トレンチローラである。このローラ１０は、後部及び前部回転ドラムアセンブリ１２と１４を介して地面によって支持される自己推進機を有するいわゆるハンドガイド式トレンチローラである。このローラ１０は枢支結合２０を介して互いに接続した後部及び前部サブフレーム１６と１８から成る連結シャーシを有する。このシャーシの幅は５０センチメータ（２０インチ）程度である。この狭い幅は、パイプライン等を敷設するため溝の底部を圧縮するために用いるローラ１０のためには重要なことである。後部サブフレーム１６は、枢支カバー２２を介してアクセス可能な貯蔵コンパートメントを含む装置制御器（図示せず）を支持する。この装置制御器を遠隔制御するための信号を送、受信する送、受信器５４を設ける。通気可能なフード２６を介してアクセス可能なエンジン２４を前部サブフレーム１８によって支持する。このエンジン２４は、ローラ１０の駆動部分を駆動するために用いるパワーを作るジェネレータ２８に動力を供給する。エンジン２４とジェネレータ２８は後述するように一連のハイブリッド駆動システムの一部を構成する。エンジン２４の近くにこれを冷却するためのラジエータ５６を設ける。ローラ１０は、後部サブフレーム１６の前部における持ち上げアイプレート３０にチェンまたはケーブルを掛けることによって持ち上げ、圧縮すべき床の溝に移動し、載置する。ローラ１０は、連結サブフレームの枢支軸の中心から離れた線に沿って後部及び前部サブフレーム１６、１８間に延びるアクチュエータ３２によって操縦する。このアクチュエータ３２によりサブフレーム１６と１８を互に枢支運動せしめ、ローラ１０を操縦する。アクチュエータ３２は、従来既知のソレノイド等によって駆動する。または、ローラ１０を、従来既知の流体システムによって操縦できる。特に、ローラ１０を操縦するため流体モータ及びこれに連結した対応するアクチュエータを設ける。アクチュエータの代りに、またはこれに加えてローラ１０の前端及びまたは後端の両側の駆動ドラムの回転差を用いてローラを操縦できる。

後部及び前部回転ドラムアセンブリ１２と１４は互いに鏡像関係とする。この２つのドラムアセンブリの第１の相違は、前部回転ドラムアセンブリ１４の励振アセンブリのための駆動モータは、ローラ１０の右側から関連する軸ハウジング内に設け、後部回転ドラムアセンブリ１２のための励振アセンブリのための駆動モータは、ローラ１０の左側から関連する軸ハウジング内に挿入することである。

従来公知のように、各ドラムアセンブリ１２と１４は、後述するように関連する軸ハウジング内に配置され、駆動システムによって駆動される専用の励振アセンブリ（図示せず）によって励振する。励振アセンブリは、一般に軸ハウジング３４内に配置した回転軸（図示せず）に設けた１つ以上の偏心重（図示せず）を有する。偏心した軸の回転により軸ハウジングとドラムアセンブリの残りの部分に振動が加えられる。これによりドラムアセンブリ１２と１４が地面を押圧するようになる。

前部回転ドラムアセンブリ１４の構成と操作を以下説明するが、これは後部回転ドラムアセンブリ１２に同様に適用される。前部回転ドラムアセンブリ１４は軸ハウジング３４を有する。一対のドラム部分３６と３８の構造は互に鏡像関係にあり、軸ハウジング３４の両側を取り巻き、共通な軸４０によって軸ハウジング３４に取り付ける。

軸ハウジング３４は、両端（図示せず）が開いた一般に管状の鋳造金属ハウジングである。この軸ハウジング３４は付加的にローラ１０の長手方向に延び、多くの取付具（図示せず）によって前部サブフレーム１８に接続された取付けフレームを有する。

ドラム部分３６と３８は、軸ハウジング３４を取り巻くよう軸ハウジング３４の取付フレームの両側に取り付ける。ドラム部分３６と３８の夫々の外面は滑らかとし、その上に圧縮ラグまたはいわゆるシープフィート (sheep’s feet) を形成せしめる。ドラム部分３６と３８の夫々はローラ１０の圧縮幅を定める値だけ軸ハウジング３４の端を越えて横方向に延ばす。３２インチ（８２ｃｍ）の幅を圧縮するローラ１０の場合にはドラム部分３６と３８の夫々は数インチだけ関連するサブフレームを越えて延ばす。２２インチ（５６ｃｍ）の幅を圧縮するローラ１０の場合にはドラム部分３６と３８の夫々は一般に関連するサブフレームと同一高さ (flush) とする。ドラム部分３６と３８には軸支持ハブ７８、８０を受けるための中心孔７４、７６を有する内側フランジ７０と７２を夫々設ける。軸４０は軸ハウジング３４の中心を通してハブ７８、８０間に延ばす。軸４０、従ってドラム部分３６、３８は、軸受（図示せず）の内側レースを介して軸ハウジング３４のカバープレート（図示せず）上に支持せしめる。軸４０上に直接取り付けた、後述するように一連のハイブリッド駆動システムによって駆動される駆動ギヤ（図示せず）を介して軸４０を回転せしめる。

図２に示すようにドラムアセンブリ１２と１４の励振アセンブリと駆動アセンブリ及びローラを操縦するためのアクチュエータ３２を有するローラの総べての駆動部材は一連のハイブリッド駆動システム９２によって駆動せしめる。

または、上述のようにアクチュエータ及び他の駆動部材は水圧または他の駆動原（図示せず）によって駆動せしめる。

一連のハイブリッド駆動システム９２は、上記エンジン２４と、ジェネレータ２８及び燃料タンク９４と、パワー貯蔵システム９８とを有する。本発明の実施例におけるパワー貯蔵システムは、後部サブフレーム１６内に入れられた、エンジン２４とジェネレータ２８に連通された１つ以上のバッテリを含むバッテリバンクを有する。特定のローラのパワー要求に応じてバッテリバンクをコンデンサバンクによって補強し、またはこれに交換する。操作時、及びエンジン２４とジェネレータ、パワー貯蔵システム９８、アクチュエータ３２及びローラ１０の駆動部材間にパワーを加えるときは制御器またはＥＣＵ９６によって制御する。

一連のハイブリッド駆動システム９２は更に夫々、上述した種類の従来の流体によって駆動されるローラ１０のホース及び取付具に交換できる電線及びコネクタ（図示せず）のような多くの電気部品を有する。電線及びコネクタはホースや取付具よりも小さく、より可撓性に富むため、電気部品の配置はより容易であり、ローラ１０のための内部部品の維持や交換の困難さが緩和される。上記ローラ１０の電線とコネクタは、後述するように制御器９６と、個々のモータと、励振システム間の連通のようなローラ１０の構成部品間の種々の操作と連絡及びローラ１０の操作者に対する警報及び情報指示を行なうための構成とする。

本発明の実施例における一連のハイブリッド駆動システム９２においては、ローラ１０に対する電力は、ガス（火花点火）またはジーゼル（圧縮点火）２ストロークまたは４ストロークエンジンであるエンジン２４によって作る。エンジン２４はジェネレータ２８を駆動し、ジェネレータ２８からの電力は例えばモータやアクチュエータ等の電気部品に加える。好ましくはジェネレータ２８からの電力はパワー貯蔵システム９８をチャージするために用いる。ジェネレータ２８により調節可能な方法でシステムに加え得る電力を作る。例えば、ジェネレータ２８から電気部品に対する電力の伝送は、ローラ１０の一般的な必要性に応じて選択的または自動的に調節可能とする。この調節は操作者によって手動制御で行なうが、及びまたは、フィードバックにより制御器９６によって自動的に行なうようにする。ジェネレータ２８及びまたはパワー貯蔵システム９８によって電気的に駆動される部品には左及び右後部ドラムアセンブリの夫々を駆動する後部駆動モータ１０４と１０６と、左及び右前部ドラムアセンブリの夫々を駆動する前部駆動モータ１０８と１１０と、前部及び後部励振アセンブリの夫々を駆動する励振モータ１１２と１１４が含まれる。本発明の他の実施例においては、対応する左及び右後部ドラムと左及び右前部ドラムを夫々単一の軸を介して駆動するための単一の後部駆動モータ及び単一の前部駆動モータを用いる。好ましい実施例においてはハイブリッド駆動システム９２は原則としてジェネレータ２８により駆動され、一方パワー貯蔵システムは操作の間、またはジェネレータ２８から十分な電力供給がない場合補助電力を供給する。従って、パワー貯蔵システム９８は原則としてリザーバまたは補助電源として機能し、ジェネレータ２８は一次電源として機能する。このような構成では、ハイブリッド機能システム９２によって望まれる貯蔵電力は、関連する乗用車等に用いられる標準の一連のハイブリッドシステム内のものより本質的に少ない。ここで、一次電力はバッテリによって供給され、補助またはリザーバ電力はジェネレータによって供給される。従って、本発明の好ましい実施例においては、ローラ１０を操作するのに必要なバッテリとコンデンサは少くて済む。

本発明の振動トレンチローラ１０は、一連のハイブリッド駆動システムを用いる他の車輌と比べその負荷は一定である。乗用車に比べ、トレンチローラや同様のローラが大電力を要求する期間は極めて短く、これは全操作期間の数パーセントに過ぎない。トレンチローラ及び同様のものは、例えば傾斜の変化により望まれるパワー出力の経験的変化に対して乗用車よりもシフトする傾向は少ない。本発明の目的の１つは、いわゆる“グリーン”操作装置を作るときの水力学及び関連する問題を解決することにあり、ローラ１０はバッテリ電力の代りに原則としてジェネレータ２８により操作されるように作られており、上記目的を達成している。

本発明の他の実施例においては、ハイブリッド駆動システム９２は原則としてパワー貯蔵システム９８によって駆動する。この実施例においては、このパワー貯蔵システムはシステム９２のための一次電源として機能し、エンジン２４とジェネレータ２８はより伝統的な一連のハイブリッドシステムにおけるパワー貯蔵システムを充電するために作られている。かかるシステムにおいては、車輌、この例ではローラ１０は、貯蔵パワーが全部またはそれに近く使い果たされる迄、貯蔵パワーで駆動され、及びまたはパワーが不十分である時はハイブリッドシステムは貯蔵パワーを補給するか、またはエンジンとジェネレータに切り替えられるようにされている。

電気部材は流体作動部材よりも操作効率の良いことは既知である。従って、エンジン２４は、対応する流体作動装置に普通に用いられるものに比べ小型で良い。エンジン２４の大きさは、パワー貯蔵システム９８のパワー貯蔵及び供給能力によって好ましく定める。例えば、パワー貯蔵システム９８がバッテリバンクを有し、ローラ１０に用いるバッテリの容量がより多くなれば、要求されるエンジン２４の大きさはより小さくなる。好ましい実施例においては、エンジン２４とジェネレータ２８は、通常の操作条件のもとではローラ１０を駆動するために必要なパワーより僅かに大きいパワーを供給できる大きさとする。例えば、地面をならす安定した操作のために望まれるパワーは発生パワーの９０〜９５％であり、残りの５〜１０％のパワーはバッテリまたはパワー貯蔵システムの対応する部材の充電に用いられるため、エンジンとジェネレータはこれに対応する大きさとする。ローラ１０が斜面を下るときのように、負荷が標準よりも小さいときの操作ではパワー貯蔵システムに対しより多くのパワーが供給される。パワー貯蔵システムは、例えば励振を始めるとき、または急な傾斜を昇るときのような高いパワー要求があるときは予備パワーを作るようになる。ローラ１０が通常の操作条件よりもパワー消費が少ないときはジェネレータ２８はパワー貯蔵システム９８を充電するようになる。従って、本発明のエンジン２４は、同様の大きさのローラ１０の操作のために通常要求されるものより小さく、燃料効率が良い。圧縮幅３２インチ（８０ｃｍ）のトレンチローラの場合、水力パワーモータを有するローラのためのエンジンに要求される馬力を１８〜２３馬力（１３．４〜１７．２ｋｗ）に減少できる。本発明の実施例により制御される電動機を有するローラのためのエンジンに要求される馬力は、１３〜１６馬力（９．７〜１１．９ｋｗ）に減少できる。

更に、スタート時の電流スパイクを制限するため操作条件を変える間駆動モータ１１２と１１４に対する出力を制御器９６によって変えるようにする。この場合、エンジン２４のために望まれるピークパワーを減少でき、バッテリパワーの依存度を減少できる。例えば、流体弁によって励振における最大速度を０．５秒内で達成する代りにシステム９２により最大速度を１．５秒内に達成するようにでき、この結果ローラ１０に望まれるピークパワーを減少できる。以上は単なる例であり、種々の例を想定できる。

流体部材の除去と、小さなエンジン２４の使用により、ローラ１０の標準の寸法を変えることなくパワー貯蔵システムのための好ましいスペースを用いることができる。パワー貯蔵システムをバッテリで構成する好ましい例では、１）コストが安い、２）貯蔵エネルギ容量が大きい、及び３）重量がトレンテ乗用ローラの重量の大部分を占めない等の理由で鉛―酸バッテリを使用できる。

図２は本発明の一連のハイブリッド駆動システム９２の説明図である。ローラ１０に対する指令は、遠隔制御トランスミッタ（図示せず）からの指令を受け取るための遠隔制御レシーバ１００を介して遠隔制御システムによって作る。遠隔制御トランスミッタから送られ遠隔制御レシーバ１００によって受け取られる信号をデコードするため、遠隔制御トランスミッタと制御器９６間にデコーダ１０２を設ける。制御器９６は受け取った信号を好ましい電気部品に送る。好ましい実施例においては制御器９６は、必要な要求を達成するためパワーをモータ１０４、１０６及び１０８、１１０、励振モータ１１２、１１４、アクチュエータ３２に送る。制御器９６により駆動モータ１０４〜１１０、励振モータ１１２と１１４の回転速度をモニタし、同期せしめる。

上記のように制御器９６により、システム９２をモニタし、表示及びまたはルーチンメンテナンスまたは基本システム情報を記録し、電気コネクタを介して操作者に警報を発することができるようにする。例えば、ロータ１０を操作するために有用な操作データ、回路の開閉、パラメータの範囲外れまたは他の従来既知のシステム障害に関する詳細な修理情報を制御器９６が作るようにする。

トレンチローラ１０の操作の間、ローラ１０を溝の底または圧縮すべき他の面上に位置せしめ、エンジン２４とジェネレータ２８によって、駆動ギヤを介してドラムアセンブリ１２と１４の軸４０に駆動トルクを供給する駆動モータ１０４、１０６、１０８、１１０にパワーを供給し、その結果、圧縮すべき表面に沿ってトレンチローラ１０を推進できるようにする。図２に示すように励振モータ１１２と１１４を同時に操作し、駆動トルクを励振アセンブリに送り、その結果、モータ出力軸の回転速度と向きに応じて変化する振幅の振動を発生せしめる（図２）。

上述したように、システム９２は４個の駆動モータ１０４〜１１０を有するものとしたが、本発明の目的達成のためより少ないまたは多い数のモータを有するものとしても良い。本発明の他の実施例においては、駆動モータによって後部と前部ドラムアセンブリ１２と１４を個々に駆動せしめる。このため４個の駆動モータを用いる。本発明の他の実施例においては、駆動モータによって後部及び前部ドラムアセンブリを対として駆動せしめる。このため２個の駆動モータを用いる。

好ましい実施例においては、制御器９６は、駆動モータ１０４〜１１０と励振モータ１１２と１１４に望まれるパワーをモニタし、必要に応じてパワー貯蔵システム９８から駆動モータ１０４〜１１０及びまたは励振モータ１１２と１１４に補助のまたは貯蔵パワーを送るようにする。制御器９６は、部品を駆動しパワー貯蔵システムを充電するのに必要なパワー以上のパワーをシステム９２が発生すると定めたときは、制御ループを作り、エンジン２４を自動的に減速し、ジェネレータからの出力を減少し、要求される電流に応答し、燃料の節約を計る。

同様にして制御器９６によって出力をモニタし、励振ドラムアセンブリ１２と１４の指定出力またはパワーを、一般的な操作条件のもとでシステム９２によって実際に供給できる出力になるよう主制御器の操作者による要求を減少せしめる。例えば、パワー貯蔵システムのパワーが激減し、操作者からの指令がエンジン２４の最大速度で発生する値より大きいときは、制御器９６は実際のパワー出力指令値を操作者による指令値より少くし、ジェネレータによって効果的に供給できる値とする。指定されたパワーを得られるパワー値に変え得る。例えば、十分な地面圧縮を計りながら車輌速度を減少して駆動モータから励振モータに対しパワーを送ることができる。

好ましい実施例においては、正常な操作条件のもとで操作するために要求される名目上の平均出力に等しいパワーをエンジン２４によって作るようシステム９２を構成する。このような構成においては、ピーク操作条件の間、例えばスタート時や傾斜面を昇るとき、パワー貯蔵システムを用い、エンジン２４の出力を補充せしめる。本発明の好ましい実施例においては駆動システム９２により、駆動モータ１０４〜１１０と励振モータ１１２と１１４の速度を可変とする。システム９２には、励振モータ１１２と１１４をオフとし、回転励振軸の慣性エネルギーを得るための再生装置を設ける。更に、システムにより、操縦及び前進、後進制御において牽引制御を行ない、バッテリのみによる操作のための操作時間を制限し、パワー要求をベースとしてエンジン速度を自動的に調節せしめる。更に、ローラはプラグイン能力を有し、ローラが操作されない間、プラクを電気出力端子に挿入することによってパワー貯蔵システム９８を充電できるようにする。

図３は２重ドラム乗用ローラ１２０を示す本発明の他の実施例の側面図である。このローラ１２０は、舗装のための強固な下地を作るため、または土壌に関し予想される問題を解消するよう土壌を圧縮し、平滑にするために用いる。このローラ１２０は、増大する車の交通量の増加に適応するため耐久性のある面を作るようアスファルトを固め、滑らかにするために用いられる。

このローラ１２０は、前部及び後部ドラムアセンブリ１２４と１２６を介し地面上に支持されたシャーシ１２２を有する。このシャーシ１２２は前部及び後部サブフレーム１２８と１３０とを有する。前部サブフレーム１２８は、ジーゼルエンジンやガソリンエンジンであるエンジン１３６と、ラジエータ１３８及びジェネレータ１４０を含む本発明の実施例の駆動システム１３４の部品を取り囲む、選択的に傾動可能なフード１３２を有する。上記後部サブフレーム１３０は、この実施例では複数のバッテリより成るバッテリバンクであるパワー貯蔵システム１４２を有する。制御器１４４を上記後部サブフレーム１３０に設ける。更に、上記後部サブフレーム１３０には、操縦者を支持するためのシート１４８を含む操縦者支持プラットホーム１４６を設ける。後部サブフレーム１３０には更に、ローラ１２０の走行のための操縦輪のような操縦アセンブリ１５０及びローラの走行を制御する制御器１５１を設ける。上記走行制御のための制御器１５１には、制御モジュールに対する可変信号を作るための電子ジョイスティックその他同様の装置を設ける。上記前部及び後部サブフレーム１２８と１３０は枢支結合１５２によって互に結合し、前の実施例で示したようにローラの移動を制御するためリニアアクチュエータ１５４または同様の装置によって結合する。前の実施例と同様、この実施例においても、ローラ１２０には操縦のための流体モータ及び駆動システムを設ける。

前の実施例のトレンチローラ１０と同様、乗用ローラ１２０の駆動システム１３４には、乗用ローラ１２０の種々の機能を行なうためのパワーを作るよう一連のハイブリッド駆動システムを設ける。この一連のハイブリッドシステム１３４にはローラ１２０の電気部品にパワーを供給するジェネレータ１４０を駆動する小型エンジン１３６を設ける。特に、好ましい実施例においては、エンジン１３６の大きさは名目上の条件でローラを移動せしめるために十分なパワーを得るのに十分なものとする。バッテリーバンクのバッテリ１４２または他のパワー貯蔵システムは、前述したようにピークパワーを必要とする時、電気部品に付加的パワーを供給するために用いる。エンジン１３６とジェネレータ１４０の組合せからの過剰の電力はバッテリ１４２の充電に用いる。一連のハイブリッド駆動システム１３４は、先のローラ１０で得たと同様の利益を乗用ローラ１２０にもたらす。

圧縮幅４７インチ（１２０ｃｍ）のトレンチローラの場合、水力パワーモータを有するローラのためのエンジンに要求される馬力を３１〜３５馬力（２３．１〜２６．１ｋｗ）から本発明の実施例により制御される電動機を有するローラのためのエンジンに要求される馬力２４〜２９馬力（１７．９〜２１．６ｋｗ）に減少できる。トレンチローラ１０と同様、駆動システム及び励振機を操作するため多くの電動機を乗用ローラ１２０のために利用できる。好ましくは、前部及び後部駆動モータと、前部及び後部励振モータを用いる。制御器１４４により駆動モータの回転速度と操作をモニタし、同期せしめるのが好ましい。これによりローラ１２０は駆動システムのための“牽引制御”を作り、コストの上昇を防ぎ、付加的熱の発生を抑える。同じく、制御器１４４により励振モータの回転速度と操作をモニタし、同期せしめるのが好ましい。更に、制御器１４４は始動時のスパイク電流を制限するため駆動及び励振モータに対する出力を減少せしめる。操縦は、操縦アセンブリ１５０と、ソレノイド、水力モータまたは同様の素子によって駆動されるリニアアクチュエータ１５４によって制御する。

エンジン１３６に必要なパワーを減少せしめるため、乗用ローラ１２０の操作サイクルを利用する。ローラの減速の間、エネルギをバッテリ１４２内に貯蔵し、ローラ１２０を望ましく加速するため再利用する。

トレンチローラ１０の制御器９６について説明したように駆動システム１３４を制御器１４４によってモニタする。所定のメンテナンス及びまたは基本システム情報または警報をモニタし、ディスプレイその他によって操縦者に報告する。制御器１４４により、メンテナンスの目的でローラ１２０を修理するときの助けとするため、例えば操作データ、回路の開、閉、パラメータの範囲からの外れ、及びまたはシステム故障等の詳細な修理情報を作る。

図４によって本発明の実施例における駆動システム９２または１３４の操作方法を説明する。ローラ１０または１２０はブロック１５６で移動及びまたは圧縮作業を開始する。スタート時に要求されるスパイク電力の大きさを少くするためスタート時にモータに加える電力を減少するよう駆動システム９２または１３４を制御する。ブロック１５８で駆動モータ及び励振モータの駆動操作を連続的にモニタする。特に、ローラ１０または１２０を指令に応じて操作するために必要なパワーを制御器９６または１４４で連続的に定める。更に、ブロック１６０でジェネレータから得られる出力パワーと要求パワーを制御器９６または１４４によって連続的に比較できるようにする。操作に必要なパワーがジェネレータから得られる出力パワー以上であれば、ブロック１６２で制御器９６または１４４が、パワー貯蔵システム９８または１４２からのパワーを駆動システム９２または１３４に供給する。また、ローラ１０または１２０を十分に操作するための出力をジェネレータから得られる場合には、制御器９６または１４４が、ブロック１６４でジェネレータから供給されるパワーにより駆動システム９２と１３４を単独に操作し、パワー貯蔵システムに余分な電力を送るようにする。これにより、始動時または昇り坂を移動するときのようにジェネレータによって供給されるパワーを増大することが要求されるときはエネルギ貯蔵システムから貯蔵エネルギが補給される迄ジェネレータを連続的に操作し、パワー貯蔵システムを充電する。更に、上述のようにパワー要求によりエンジン速度を自動的に調節せしめる。

以上、本発明の一番良いモードを述べたが、本発明はこれに限定されることなく、本発明の範囲内で種々増、減、変更できることは勿論である。本発明の他の目的及び特徴は特許請求の範囲の記載によって明らかならしめる。

１０ 振動トレンチローラ
１２ 後部回転ドラムアセンブリ
１４ 前部回転ドラムアセンブリ
１６ 後部サブフレーム
１８ 前部サブフレーム
２０ 枢支結合
２２ 枢支カバー
２４ エンジン
２６ フード
２８ ジェネレータ
３０ アイプレート
３２ アクチュエータ
３４ 軸ハウジング
３６ ドラム部分
３８ ドラム部分
４０ 軸
５４ 送受信機
５６ ラジエータ
７０ 内側フランジ
７２ 内側フランジ
７４ 中心孔
７６ 中心孔
７８ 軸支持ハブ
８０ 軸支持ハブ
９２ ハイブリッド駆動システム
９４ 燃料タンク
９６ 制御器またはＥＣＵ
９８ パワー貯蔵システム
１００ 遠隔制御レシーバ
１０２ デコーダ
１０４ 後部駆動モータ
１０６ 後部駆動モータ
１０８ 前部駆動モータ
１１０ 前部駆動モータ
１１２ 励振モータ
１１４ 励振モータ
１２０ ２重ドラム 乗用ローラ
１２２ シャーシ
１２４ 前部ドラムアセンブリ
１２６ 後部ドラムアセンブリ
１２８ 前部サブフレーム
１３０ 後部サブフレーム
１３２ フード
１３４ 駆動システム
１３６ エンジン
１４０ ジェネレータ
１４２ バッテリ
１４４ 制御器
１４６ 支持プラットホーム
１４８ シート
１５０ 操縦アセンブリ
１５１ 制御器
１５２ 枢支結合
１５４ リニアアクチュエータ

Claims (20)

1. （Ａ）シャーシと、
   （Ｂ）面上で上記シャーシを支持する少くとも１つの回転ドラムアセンブリと、この回転ドラムアセンブリに振動を加えるための励振アセンブリと、
   （Ｃ）上記励振アセンブリと回転ドラムアセンブリの少くとも１つを駆動する電動機と、
   （Ｄ）上記電動機に連結される一連のハイブリッド駆動装置とより成り、上記ハイブリッド駆動装置が、
   （i）パワー貯蔵システムと、
   （ii）エンジンと、
   （iii）上記エンジンによって駆動されるジェネレータと、
   （iv）上記パワー貯蔵システムと上記ジェネレータに結合され、上記一連のハイブリッド駆動装置から上記電動機に加えられる電力を制御する制御器を有する、
   振動ローラ。
2. 上記電動機が、上記回転ドラムアセンブリを駆動する駆動モータと、上記一連のハイブリッド駆動装置によって駆動され、上記励振アセンブリを駆動する、電気的に駆動される励振モータを有する請求項１記載の振動ローラ。
3. 要求されるパワーが上記ジェネレータの出力パワー以上のとき、上記ジェネレータからの出力パワーが上記振動ローラの要求パワーに対応でき、パワー貯蔵システムから上記電動機にパワーを送り得るときはいつでも上記ジェネレータから上記電動機にパワーを送るよう上記一連のハイブリッド駆動装置を上記制御器が制御する請求項１記載の振動ローラ。
4. スタート時または高駆動トルクが要求される間上記パワー貯蔵システムから上記電動機にパワーを送るため、上記制御器により上記一連のハイブリッド駆動装置を制御する請求項３記載の振動ローラ。
5. 上記ジェネレータからの出力パワーが上記振動ローラが要求するパワー以上のとき上記パワー貯蔵システムを充電するよう上記制御器が上記ジェネレータを制御する請求項３記載の振動ローラ。
6. 上記パワー貯蔵システムが少くとも１つのバッテリより成るバッテリバンクを有する請求項１記載の振動ローラ。
7. 上記パワー貯蔵システムが、少くとも１つのコンデンサより成るコンデンサバンクを有する請求項１記載の振動ローラ。
8. 上記振動ローラを操作するための信号を遠隔制御トランスミッタから受け取り可能な遠隔制御レシーバを有する請求項１記載の振動ローラ。
9. 互に枢支連結された前部及び後部サブフレームと、
   上記前部サブフレームに可動に設けた前部ドラムアセンブリと、上記後部サブフレームに可動に設けた後部ドラムアセンブリと、上記各ドラムアセンブリに夫々設けた励振アセンブリとより成るハンドガイド式ローラを有し、上記電動機が上記前部ドラムアセンブリのための駆動モータを有し、
   更に、上記後部ドラムアセンブリのための他の電気駆動モータと、上記励振アセンブリを駆動する第１、第２の電気励振モータとを有し、上記モータの総べてが上記一連のハイブリッド駆動装置によって駆動される請求項１記載の振動ローラ。
10. （i）互に枢支結合された前部及び後部サブフレームと、
    （ii）上記前部サブフレームに可動に設けた前部ドラムアセンブリと、上記後部サブフレームに可動に設けた後部ドラムアセンブリと、
    （iii）操縦者シートを有し、上記上部及び後部サブフレームの１つの上に配置した支持プラットホームと、
    （iv）操縦を制御するための操縦アセンブリと、
    より成る乗用ローラを有する請求項１記載の振動ローラ。
11. （Ａ）互に枢支連結された前部及び後部サブフレームを有するシャーシと、
    （Ｂ）上記前部及び後部サブフレームに夫々可動に設けた、その少くとも１つが移動時地面を圧縮できる前部及び後部ドラムアセンブリと、
    （Ｃ）上記前部及び後部ドラムアセンブリの少くとも１つに関連する少くとも１つの前部及び後部励振アセンブリと、
    （Ｄ）上記前部及び後部ドラムを回動するよう駆動する前部及び後部電気駆動モータと、
    （Ｅ）上記前部及び後部励振アセンブリを駆動する少くとも１つの前部及び後部励振モータと、
    （Ｆ）
    （i）パワー貯蔵システムと、
    （ii）エンジンと、
    （iii）上記エンジンからパワーを受け取るジェネレータと、
    （iv）上記パワー貯蔵システムとジェネレータに結合され、上記モータへの電力の伝達を制御する制御器とを含む、総べてのモータに電力を供給するための一連のハイブリッド駆動装置とより成り、要求されるパワーが上記ジェネレータの出力パワー以上のとき、上記ジェネレータからの出力パワーが振動ローラの要求パワーに対応でき、上記パワー貯蔵システムから上記モータにパワーを送り得るときはいつでも上記ジェネレータから上記モータにパワーを送るよう一連のハイブリッド駆動装置を上記制御器が制御する振動ローラ。
12. 要求されたパワーが上記ジェネレータから得られる出力パワー以下のとき、上記ジェネレータからの出力パワーの余力分を上記パワー貯蔵システムの充電に用いる請求項１１記載の振動ローラ。
13. 上記前部及び後部ドラムアセンブリの夫々が、夫々対応する電気駆動モータによって駆動される請求項１１記載の振動ローラ。
14. 上記振動ローラがトレンチローラであり、更に、上記トレンチローラを旋回駆動するため上記前部及び後部サブフレームを結合するアクチュエータを含む請求項１１記載の振動ローラ。
15. 上記振動ローラが操縦者シートを有する乗用ローラである請求項１１記載の振動ローラ。
16. （Ａ）少くとも１つの駆動モータと少くとも１つの励振モータの要求したパワーをモニタし、
    （Ｂ）少くとも１つの上記駆動モータと少くとも１つの上記励振モータの要求したパワーがジェネレータから得られる出力パワーを越えるか否かを定め、
    （Ｃ）上記要求されたパワーが上記ジェネレータから得られる出力パワーを越えるときパワー貯蔵システムから上記モータにパワーを送る
    工程とより成る振動ローラの操作方法。
17. 上記要求されたパワーが上記ジェネレータから得られる出力パワー以下のときは、ジェネレータからの過剰なパワーを上記パワー貯蔵システムの充電に用いる請求項１６記載の方法。
18. 電動機のスタート時に上記パワー貯蔵システムからのパワーを自動的に用いる請求項１６記載の方法。
19. スタート時に要求されるパワーを制限するため上記少くとも１つの励振モータのパワーを所定の割合で段階的に上昇せしめる工程を有する請求項１８記載の方法。
20. 上記振動ローラがハンドガイド式トレンチローラと乗用ローラの１つである請求項１６記載の方法。

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